Quelles sont les méthodes sûres et efficaces pour le type Punning en C moderne ?

Type Punning en C moderne

Introduction

La capacité d'interpréter un modèle binaire d'un type comme un type différent peut être un outil précieux dans certaines situations C, en particulier pour les optimisations en virgule flottante et la manipulation de la mémoire. Cependant, il existe de nombreux pièges et comportements non définis à prendre en compte lors de l'exécution d'un jeu de mots. Cet article explore les différents mécanismes disponibles en C pour le jeu de mots, discute de leur sécurité et de leurs performances, et suggère les approches les plus appropriées.

Mécanismes de jeu de mots

Différentes méthodes existent pour le jeu de mots en C, y compris :

• reinterpret_cast et casts de style C : ceux-ci ne sont pas valides dans ce contexte en raison de règles d'alias strictes.
• static_cast et void* : Ceci est également invalide en C mais peut fonctionner dans la pratique.
• std::bit_cast  : Introduit en C 20, std::bit_cast est un moyen sûr et explicite d'effectuer des opérations au niveau du bit casting.
• memcpy : memcpy convient au jeu de mots de type mais implique des pointeurs void* dangereux et contourne la vérification de type.
• union : les unions ne sont que des valable pour le jeu de mots de type en C, pas en C.
• placement nouveau et std::launder : Cette méthode peut fonctionner mais n'est pas officiellement sanctionnée et doit être utilisée avec prudence.
• std::byte : Introduit en C 20, std::byte peut être utilisé pour le jeu de mots grâce à la réinterprétation du casting.

Sûr et dangereux Pratiques

Parmi les méthodes répertoriées ci-dessus, seules std::bit_cast et memcpy sont considérées comme sûres pour le jeu de mots de type. Les conversions de style C, les conversions de réinterprétation et les conversions statiques sont généralement dangereuses en raison de règles d'alias strictes. L'approche union est également dangereuse en C.

Considérations sur les performances

std::memcpy est souvent optimisé par les compilateurs, ce qui en fait l'approche la plus performante lorsque les optimisations sont activées. std::bit_cast, bien que plus sûr, peut ne pas être optimisé dans la même mesure.

Approche canonique

La communauté C recommande généralement d'utiliser std::bit_cast pour le jeu de mots de type, en particulier en C 20 et plus tard. Il offre à la fois sécurité et intention explicite. memcpy peut toujours être une option viable pour les applications critiques en termes de performances où les inconvénients potentiels sont compris.

Réécriture de la fonction racine carrée inverse rapide

Pour réécrire la fonction racine carrée inverse rapide de manière sûre et performante, l'approche suivante peut être utilisée :

float invsqrt(float number) {
  return std::bit_cast<float>(0x5f3759df - ((int &amp;)number >> 1));
}

Cette méthode utilise std::bit_cast pour réinterpréter en toute sécurité le modèle de bits entier comme un flotter, en évitant les comportements indéfinis.

Conclusion

Le jeu de mots en C nécessite un examen attentif de la sécurité et des performances. std::bit_cast est l'approche recommandée pour le C moderne, tandis que memcpy peut toujours être utilisé pour des raisons de performances lorsque les précautions appropriées sont prises. En comprenant les différents mécanismes disponibles et leurs limites, les développeurs peuvent utiliser efficacement le jeu de mots dans leur code.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!